Способ ведения подземных горных работ

 

Изобретение относится к подземному строительству, предназначено для механизации сборки кровли и позволяет снизить затраты времени на сборку и повысить безопасность ведения работ. После бурения, заряжения и взрывания шпуров, проветривания забоя производят сборку кровли путем обработки ее скоростным потоком твердеющей смеси из торкрет-агрегатов. В качестве смеси используют цементно-песчаный раствор на основе напрягающегося цемента с включением стального волоса с массовым содержанием 1-5%. В процессе заряжания шпуров места кровли, покрытие раствором, облучают электромагнитным полем частотой 50 - 500 гКц в течение 5 - 10 с. Нагрев стального волоса инициирует твердение и последующее расширение раствора, которое протекает в период заряжания шпуров. При достижении максимальных напряжений в растворе производят взрывание шпуров. Суммарное действие скалывающего усилия, создаваемого расширяющимся раствором и энергией сейсмической волны, приводит к практически одновременному выпадению заколов. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4641195/23-03 (22) 1L.10.88 (46) 07.12.90. Бюл. № 45 (71) Казахский политехнический институт им. В. И. Ленина (72) В. А. Мельников и Е. Д. Касымбетов (53) 622.342(088.8) (56) Подвишенский С. Н. и др. Техника и технология добычи руд за рубежом.

М.: Недра, 1986, с. 141.

Мостков В. М. и др. Применение набрызгбетона при проведении горных выработок. — М.: Недра, !968, с. 83 — 84. (54) СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ

ГОРНЫХ РАБОТ (57) Изобретение относится к подземному строительству, предназначено для механизации сборки кровли и позволяет снизить затраты времени на сборку и повысить безопасность ведения работ. После бурения, Изобретение относится к подземному производству, предназначено для сборки кповли подземных горных выработок и может найти применение в горной промышленности и строительстве туннелей.

Цель изобретения — уменьшение времени на сборку кровли и повышение безопасности ведения работ.

На фиг. 1 показана схема процесса обработки мест заколообразований напрягающей смесью; на фиг. 2 — схема процесса облучения кровли электромагнитным полем высокой частоты; на фиг. 3 — схема действия скалывающих напряжений на закол.

Способ осуществляется следующим образом.

Подземные горные работы включают следующие процессы: проветривание, сбор(51)5 Е 21 D 11/00, Е 21 С 27 14 заряжания и взрывания шпуров, проветривания забоя производят сборку кровли путем обработки ее скоростным потоком твердеющей смеси из торкрет-агрегатов. В качестве смеси используют цементно-песчаный раствор на основе напрягающегося цемента с включением стального волоса с массовым содержанием 1 — 5%. В процессе заряжания шпуров места кровли, покрытые раствором, облучают электромагнитным полем частотой 50 — 500 кГц в течение

5 — 10 с. Нагрев стального волоса инициирует твердение и последующее расширение раствора, которое протекает в период заряжания шпуров. При достижении максимальных напряжений в растворе производят взрывание шнуров. Суммарное действие скалывающего усилия, создаваемого расширяющимся раствором и энергией сейсмической волны, приводит к практически одновременному выпадению заколов. 3 ил. ка кровли, погрузка и доставка отбитой горной массы, бурение шпуров, заряжание шпуров, взрывание и вновь проветривание забоя.

После проветривания забоя (фиг. 1) заколообразования кровли обрабатывают скоростным потоком твердеющей смеси с помощью известных торкрет-агрегатов. В состав смеси входит напрягающий цемент, песок, вода и стальной волос. По мере производства процессов погрузки и доставки руды, бурения шпуров смесь схватывается и с относительно невысокой скоростью набирает прочность (фиг. 3). В процессе заряжания шпуров, который длится не более 1 ч, после отвода буровой техники те места кровли, которые покрыты раствором, облучают высокочастотным элек1612171 тромагнитным полем (фиг. 2) с частотой, 50 — 500 кГц.

Облучение смеси приводит к интенсив ному нагреву стального волоса, р: ьномерно распределенного внутри смеси, до нес- 5 кольких сот градусов за 5 — 10 с. Высокая ,, температура стали передается твердеющеи смеси, что создает начальный импульс для перекристаллизации кристаллической структуры твердеющей среды. Это приводит к ее интенсивному твердению и последующему, расширению. Расширение смеси постоянное скалывающее напряжение. Через 30 — 60 мин, это напряжение достигает максимальных значений 10 — 20 МПа (в зависимости от состава смеси) . К этому времени заканчи- 15 вают процесс зарядки шпуров и осуществляют инициирование шпуровых зарядов ВВ.

Суммарное действие скалывающего усилия, создаваемого расширяющейся цементнопесчаной смесью, и знакопеременного воздействия энергии сейсмической волны Е,»-, от взрыва шпуровых зарядов приводит к .практически одновременному выпадению заколов, находящихся в предельно-напряженном состоянии. Оставшиеся нарушенности кровли будут закреплены в даль- 25 нейшем твердеющим раствором, который продолжает некоторое время набирать проч ность.

Эффект получения высоких напряжений ! наблюдается, начиная с 1о массового со, держания волоса. Свыше 5Я, этот эффект о 30

: растет несущественно. Это объясняется тем, что весовой массы в 5О вполне достаточно, чтобы создать начальный импульс в процессе перекристаллизации кристаллической структуры твердеющей среды. Таким образом, оптимальное весовое содержание

35 стального волоса в смеси выбирают в пределах 1 — 5Я, причем меньшие значения связаны с необходимостью увеличения времени облучения твердеющей среды.

Пределы времени 30 — 60 мин между об- 40 лучением и инициированием зарядов ВВ обусловлены следующим. При Т(30 мин напряжения в твердеющей среде еще не достигнут максимально возможных значений, в связи с чем снижается эффективность метода. При Т)60 мин применение способа 45 явится причиной нарушения технологического цикла подземных горных работ, т. е. облучение кровли должно осуществляться после отвода буровой техники в период заряжания шпуров, а этот процесс длится менее одного часа.

Пределы применяемых частот определяются в 50 — 500 кГц. На частотах Р(50 кГц увеличиваются размеры электромагнитных излучателей, что создает неудобства в работе, при Р)500 кГц растут потери электромагнитной энергии в обрабатываемой среде, в связи с чем обработке подвержен лишь наружный слой материала, а глубинные слои смеси, находящиеся в глубине трещин, окажутся за экраном наружных слоев твердеющей среды.

Таким образом, трудоемкий и опасный процесс сборки кровли сводится к торкретирова нию и электром а гнитному облучению кровли.

Другим преимуществом метода является полное отсутствие сотрясений кровли при ее сборке, что исключает образование новых заколов в процессе ликвидации «старых».

Использование способа способствует повышению безопасности горных работ, а также увеличивает производительность подземных горных работ за счет снижения трудовых затрат на оборке кровли очистного забоя.

Формула изобретения

Способ ведения подземных горных работ, включающий последовательное выполнение работ по бурению, заряжанию и взрыванию шпуров, проветриванию, сборки кровли путем обработки ее скоростным потоком смеси, погрузки и доставки горной массы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени на сборку и повышения безопасности ведения работ, в качестве смеси используют цементно-песчаный раствор на основе напрягающегося цемента с включением стального волоса с массовым содержанием его 1 — 5Я, при этом в обработанных смесью местах во время заряжания шпуров инициируют твердые смеси путем облучения ее электромагнитным полем частотой 50 — 500 кГц, а взрывание шпуров производят в период достижения напряжения в смеси максимальных значений.

161217! ИГ. 2

Составитель С. Бачурин

Редактор В. Бугренкова ТехредА. Кравчук Корректор С. Шевкун

Заказ 3824 Тираж 382 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101